华西秋雨与梅雨对三峡水库蓄水调度影响分析

长江中下游梅雨和上游华西秋雨分别发生于三峡水库主汛期前、后两个时期,是判断洪水遭遇与蓄水时机的重要依据。分析了梅雨和秋雨的时空分布特征、三峡水库7 d和15 d洪量系列的汛期分期及其对汛末蓄水的影响。结果表明:长江中下游梅雨发生在三峡水库主汛期前,长江上游华西秋雨最早8月21日开始;梅雨最晚8月8日结束,出梅后,长江中下游防洪压力减轻,三峡水库可提前释放城陵矶防洪库容;三峡水库8月29日进入后汛期,洪水量级适中,可考虑提前蓄水以充分利用秋汛洪水资源。综合梅雨、秋雨和三峡汛期分期的关键时间节点,在确保防洪安全的前提下,建议三峡水库自8月8日起实行汛期运行水位动态控制和提前蓄水调度。

海南岛秋汛期降水的时空分布特点及其环流特征分析

利用国家气象信息中心整编的海南岛18个市县测站的日降水资料和美国NCEP/NCAR的再分析资料,分析了1981—2010年海南岛秋汛期降水的异常及其环流特征。研究结果表明:海南岛汛期降水分布形态与华南其他各区存在差异性,双峰结构不明显,随着暴雨级别的提高,暴雨日分布形态的单峰现象愈加显著,峰值出现在秋汛期内。秋汛期降水在时间分布上存在差异性,尤其是10月上半月内,不同级别的降水逐候分布均出现了急剧变化。在空间分布上也存在显著差异,降水高值区出现在海南岛中-东部,整体均呈一致的自东向西逐渐减弱的分布态势。9月中旬后,华南至南海北部地区处冬夏季风交替时期,天气尺度冷暖系统交汇激烈,高低空天气系统的有利配置导致区域性强降水频频出现在这一时期。其中,南海北部低空风场的走向和风速的差异,及南亚高压的位置变化是10月上半月内降水出现急剧变化的主要原因。低空偏东强风带在南海北部的出现和逐候加强是秋汛期内最显著的环流特征。多个极端降水个例的环流分析也显示,强劲的低空急流是秋汛期特大暴雨的天气学特征中最显著的强信号,急流的存在为暴雨过程提供了充沛的水汽输入和辐合抬升条件,是触发秋汛期极端降水的关键原因。秋汛期南海地区的水汽输送通量值随季节的推进经历了偏南单中心-南北双中心-偏北单中心的演变。输送水汽的气流来自印度洋的西南季风支流,澳大利亚-印尼一带的偏南越赤道气流,大陆冷高压东南侧的东北气流和副高南侧的偏东气流。此外研究结果还表明,特大暴雨发生期间,南亚高压的主体多位于南海北部,相对气候平均态而言,东亚西风槽偏强,副高偏北偏强,偏东低空急流强劲,造成暴雨增幅的水汽主要来自大陆冷高压东南侧的东北气流,副高南侧的偏东气流和印度洋的西南季风支流的输送。

2011年渭河和汉江上游秋汛期环流特征及暴雨致洪成因

利用气候统计和天气分析方法,结合气象和水文资料,对2011年9月华西秋雨的时空分布特点、大尺度环流形势及相关流域的洪水与秋雨关系进行了分析。结果显示,2011年华西秋雨主雨区位于渭河、汉江上游及渠江流域,雨区集中和强降水时段集中是2011年华西秋雨的主要特点。分析大尺度环流表明,欧亚中高纬度地区位势高度距平场从西北到东南呈现"+-+"的典型波列分布,副热带高压的东西摆动和稳定维持直接影响雨带位置变化,西风槽与高原槽的叠加导致了大范围的强降水。渭河和汉江上游流域水位变化与流域强降水过程有很好的对应关系。与秋汛期历年洪涝年比较,2011年渭河和汉江上游流域秋汛期总降水量低于2003年,但暴雨过程集中、强度大导致该流域出现自1983年以来最大洪水。

基于OSR-BP神经网络的丹江口秋汛期径流长期预报研究

针对丹江口流域秋汛期(9、10月)径流长期预报,为了消除网络输入的复共线性与网络训练的过拟合现象,将最优子集回归(OSR)和BP神经网络进行耦合,综合考虑训练误差和检验误差,来确定网络训练的最佳训练次数和终止条件,在此基础上提出基于OSR-BP神经网络的径流长期预报技术,并对丹江口秋汛期入库径流量进行了模拟和试报,结果表明:建立的模型稳定性良好,不论模拟还是试报精度均令人满意,特别是对预报年份中的丰枯特征均具有较好的体现。

海南岛不同强弱秋汛期暴雨的环流形势和动力特征分析

基于天气学诊断分析方法,对2000年10月11—14日、2010年10月1—8日和2003年10月4—5日、2005年10月10-11日4次不同降水强度的秋汛期暴雨过程进行了对比分析,研究结果表明:不同强度秋汛期暴雨过程的降水分布和高低层天气系统配置具有相似性,导致秋汛期暴雨出现强度差别的主要原因是天气系统强度、位置的差异。秋汛期暴雨强个例中,南亚高压中心位于海南岛上空,辐散强度是弱个例的2~3倍,南海热带低值系统相对更强,位置偏北,副高偏弱主体退缩至海上。南海中北部出现偏东风低空急流是秋汛期暴雨过程中最显著的环流特征。在不同强度的降水个例中,急流的分布形态、强度存在明显差别。强个例中低空急流的急流核强度、长度、厚度,以及急流核上方的风速梯度均远大于弱个例,且水平风随高度顺时针旋转现象十分显著,出现强的暖平流。此外,最强降水日中强个例的低空急流核位于海南岛东部近海上空,在水平方向上稳定少动,垂直方向和风速上则脉动剧烈。弱个例的急流核在水平方向上东西振荡明显,在垂直高度和风速上变化很小。秋汛期暴雨强个例的水汽主要由偏南风、偏东风和东北风3支气流输送而来,既有经向输送也有纬向输送,弱个例的水汽以经向输送为主,多为偏东气流所致。

2021年中国降水异常气候特征及4次典型极端天气过程分析

2021年,我国天气形势复杂,气候异常性显著,极端事件频发。本文简要回顾了我国主汛期和华西秋雨的异常性特征,并对河南和湖北4次高影响天气过程展开了初步分析。结果表明:(1) 2021年4-10月全国平均降水较常年同期偏多7.8%,其中河南、河北和山西等部分地区偏多1倍以上。(2)在外强迫因子“拉尼娜”异常海温的影响下,副热带高压外围水汽和北方冷空气异常活跃,导致华西秋雨降水量打破1961年以来历史记录。(3)河南“21.7”特大暴雨发生在台风、低涡、切变线和辐合线共同作用的背景下,大量来自西北太平洋的水汽,在低空急流与边界层急流耦合、地形的动力阻挡抬升和热力抬升共同作用下,强降水雨带出现在山前。(4)在有利的多尺度环流背景下,地形与低层风场辐合带的相互作用触发了对流,并使得降水维持在狭长山谷地形区域内,引发随州“8.12”极端强降水。(5)中γ尺度的强对流单体的合并加强导致了武汉两次对流大风事件,中层突然增强的水平风引发了下沉运动,下落后造成地面局地强冷池和地面极值大风。

2011年伊洛河秋汛洪水特性分析

对2011年伊洛河秋汛的洪水特性进行了分析,结果表明:①此次秋汛降水强度大,降水时段多,持续时间长;②此次洪水径流系数较大;③洪水峰高量大,历时较长,下游洪水坦化变形严重,削峰率大,洪水水位比2003年、2010年的洪水水位低。

秋汛期影响汉江流域降水的水汽通道特征研究

为给汉江流域秋汛预报提供一定参考,基于1961～2016年NCEP/NCAR逐月再分析资料(2. 5°×2. 5°)分析东亚季风区9～10月水汽输送通量分布情况,并结合对水汽通量散度的分析,得出了秋汛期(9～10月)影响汉江流域主要有3条水汽通道,分别为:①来自西太平洋偏东方向的水汽输送通道;②来自孟加拉湾经中南半岛的西南方向的水汽输送通道;③来自副热带地区经青藏高原西北方向的水汽输送通道,第③条水汽通道强度明显强于其余2个水汽通道。通过分析3条水汽通道强度与汉江流域降水的相关关系发现:秋汛期(9～10月),②③两条水汽通道对汉江流域降雨均有较大影响,而第①条水汽通道对汉江流域降雨的影响较小。利用国家气候中心提供的1961～2016年6～10月逐月环流指数资料,初步探讨6～8月及9～10月副热带高压的各项指数及印缅槽强度指数与3条水汽通道的关联,得出:6～8月、9～10月,副热带高压的强度及面积仅与第①条水汽通道呈现明显负相关,而印缅槽强度与3条水汽通道均呈现明显的负相关,当6～8月、9～10月印缅槽强度偏弱时,均有利于9～10月3条水汽通道强度偏强,因此有利于9～10月汉江流域降雨偏多。

长江上游秋汛期降水特征及其影响因子研究

鉴于长江上游秋汛对三峡等水库的蓄水调度有重要影响,以长江上游秋汛期降水为例,基于长江上游流域内1961~2016年降水资料,分析流域秋汛期降水特征及其可能影响因子。经M-K检验发现,流域降水的变化约在1983年前后存在趋势突变,因此取1983~2016年降水资料进行时空异常分析。基于EOF方法,长江上游流域降水第一模态空间分布呈南北反相型,其方差贡献达到31%,通过North检验,与之对应的时间序列呈现出明显的年际和年代际演变特征。进一步利用NCEP/NCAR的大气环流资料和NOAA_ERSST海温资料与EOF第一模态时间序列进行回归分析。结果表明,当西风急流偏南、副热带南印度洋偶极子(SIOD)为正位相或赤道中东太平洋海温负距平时,长江上游秋汛期降水南多北少。

基于PSO-SVR-ANN的丹江口水库秋汛期月尺度径流预报模型

丹江口水库位于汉江上游,是南水北调中线工程水源地,因受华西秋雨影响经常发生较大的秋汛过程。目前应用于丹江口水库径流预报的方法普遍存在预报精度不高和稳定性不强等缺点。针对上述问题,构建了PSO-SVR中长期预报模型,利用粒子群优化算法(PSO)寻找支持向量回归机(SVR)的惩罚系数C、不敏感系数ε以及高斯径向基核函数的gamma参数,在此基础上利用分层感知器人工神经网络(ANN)分析了SVR预报误差规律和特征,建立了PSO-SVR-ANN耦合模型,实现了径流预报的自纠正。结果显示,PSO-SVR-ANN秋汛期预报模型平均相对误差较小,均在10%左右;合格率较高,均处于80%以上水平。实验结果表明,PSO-SVR-ANN模型与PSO-SVR相比,预报精度更高,稳定性更强,可信度更高,具有一定的实用价值,为相关研究提供了参考。

海口秋汛期(9-10月)降水异常变化特征及影响因子分析

利用1951—2008年海口降水量资料和北半球500 hPa高度及相关环流特征指数资料,北太平洋海温及相关NINO区海温特征指数资料,分析了海口秋汛期(9—10月)旱涝的气候特征及其与500 hPa高度场、北太平洋海温场和相关特征指数的关系。结果发现:海口秋汛期(9—10月)降水年际变化大,旱涝年代际变化特征明显;北半球副高及太平洋各副高单体和东亚槽强度与位置异常变化以及西藏高原高度场异常变化,是影响海口秋汛期降水的主要因子;前期冬季12月和1月太平洋各副高单体位置变化和前期冬、春季各月份北半球极涡面积、东亚槽位置及西藏高原高度场异常变化,对海口秋汛期旱涝具有较好的指示性;前期11—2月赤道东太平洋海温距平分布型和11月关键区海温高低变化,也对海口秋汛期旱涝预测具有较好的指示意义。

秋冬季节转换与次年汛期旱涝的关系

利用日平均气温资料，将秋冬季节转换的过程划分为４种基本类型，讨论了不同类型与次年夏季（５—９月）旱涝的关系。

2017年里下河地区秋汛雨水情及排涝分析

针对2017年秋季里下河地区降雨偏多,排水量较大的特点,分析降雨成因、过程、面上分布以及区内代表站水位变化过程。重点对该区域同期的沿海、沿江排涝特点及不同典型年变化情况进行了比较分析,所分析内容对里下河地区开展防汛调度工作具有指导意义。

2021年汉江秋汛异常水雨情特征及风险管理机制探讨

2021年汉江秋汛期出现了超20 a一遇的大洪水,其上游累计降雨量和丹江口水库累积来水量均突破其历史极值。如何有针对性做好气象保障服务,对气象部门而言是重大挑战。基于对2021年汉江异常秋汛水雨情特征的总结及其气象保障服务过程的回顾,指出汉江秋汛气象保障服务工作中存在的若干问题,提出不断提高汉江秋汛气象保障服务质量和效率的若干风险管理机制,可为今后做好汉江秋汛气象保障服务提供参考依据。